设备故障诊断技术PPT课件

的振动数值，从最高到最低均能保证一定的显示精度。这种能够保证一定精度的数
值范围称为仪器的动态范围。对多数机械来说，其振动水平通常是随频率变化 的。
5. 选择与安装传感器
用于测量振动的传感器有三种ห้องสมุดไป่ตู้型，一般都是根据所测量的参数类型来选用：测量
位移采用涡流式位移传感器，测量速度采用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式
1） 仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信号内所有重要的频率成分，一般
来说要在10-10000Hz或更宽一些。对于预示故障来说，高频成分是一个重要信息
，机械早期故障首先在高频中出现，待到低频段出现异常时，故障已经发生了。所以
仪器的频率范围要能覆盖高频低频各个频段。
2） 要考虑仪器的动态范围。要求测量仪器在一定的频率范围内能对所有可能出现
应的振幅大小。
3. 确定测量参数
经验表明，根据诊断对象振动信号的频率特征来选择参数。通常的振动测量参数有
加速度、速度和位移。一般按下列原则选用：
低频振动（<10Hz） 采用位移；
中频振动（10-1000Hz）采用速度；
高频振动（>1000Hz） 采用位移。
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主要了解以下内容： 1）各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动； 2）机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动； 3）转子运行速度：低速(< 10 Hz)、中速(10-1000 Hz)还是高速(>1000 Hz)
匀速还是变速等等。 3. 机器的工作条件
1）载荷性质：均载还是冲击载荷； 2）工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体（液体）； 3）周围环境：有无严重的干扰（或污染）源存在，如振源，粉尘、热源等。 4.设备基础型式及状况
振动有时对人类是有害的，但有时人们可以
利用振动来为我们服务。
只要是运转的机器，都或多或少地发生振动，
因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最大，
一般可达60%-70%。
按振动频率分类
机械振动
低频振动：f < 10 Hz 中频振动：f = 10-1000 Hz 高频振动：f > 1000 Hz
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设备故障诊断技术基础
设备故障诊断技术的含义
在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的 运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的 技术。———是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。
应用设备故障诊断技术的目的：
采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的：
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振动三要素及其 在振动诊断中的应用（续）
对于简谐振动来讲，速度的最大值V （峰值）与速度有效 p
值 V rms 、速度平均值 V av 之间的关系如图2-4所示。
可见速度有效值介于幅值和平均值之间的一个参数值。
可表示为 V2V2V0.70 V7
2 2 rms
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Expert 振动的一般分类
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振动三要素及其 在振动诊断中的应用
构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅d ,频率 f 和相
位 d。
d振D 幅sin2Tt
式中D — 最大振幅，2D即所谓峰峰值、双峰值
诊断技术的分类
简易诊断技术（CST）
精密诊断技术（PDT）
点检
⑴点检技术（CCT） ⑵监视技术（CMT）
诊断
⑴判定技术（CIT） ⑵预测技术（CPT）
整修
图1-2 设备诊断技术的基本构成
CST ：Condition Survey Tech
CCT：Condition Checking Tech
CMT：Condition Monitoring Tech
对大多数机器来说，最佳诊断参数是速度，因为它是反映振动强度的理想参数，
国际上许多振动标准都采用速度有效值作为判断参数，而国内一些行业大多采用位移作
为诊断参数。所以在选择测量参数时，还须与所采用的判断标准使用的参数相一致，否
则判断状态时将无据可依。
4. 选择诊断仪器
测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，最主要的还要考虑两条：
搞清楚是刚性基础还是弹性基础等等。 5.主要资料档案资料
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二. 确定诊断方案
在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。诊断方案应包括以下几方面的内容。
1. 选择测点
测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。诊断方案正确与否关系 到能否所需要的真实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解的基础上才能根 据诊断目的恰当地选择测点，具体要求如下：
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时域分析又包含有：波形图，自相关，互相关，轴心轨迹等。
自相关和互相关图 波形图
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幅域分析又包含有：概率密度，均值，均方根值，方差等。
概率密度函数的表达式为
pxlxi0mpxxtxxxlxi0m1xlT im TTx
为基准模式。把待检模式与基准模式进行比较和分类，即可区别设备的正常与 异常。
⑷ 预报决策
经过判别，对属于正常状态的可继续监视，重复以上程序；对属于异常状
态的，则要查明故障情况，做出趋势分析，估计今后发展和可继续运行的时间，
以及根据问题所在提出控制措施和维修决策。
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或简称双幅。t — 时间; T —周期； —处相位。
当然，振幅不仅用位移，还可以用速度和加速度。要特别说明
一个与振动有关的量就是速度有效值V rms ， 也常被称为速度均方根值。这是一个经常
用到的振动测量参数。目前许多振动标准
都是采用 V 作为判别参数，因为它最能 rms
够反映振动的烈度。
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加速度传感器。在现场主要是使用压电式加速度20传21感器测量轴承的绝对振动。
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关系。一台完整的设备一般由三大部分组
成，即：原动机（也叫做辅机，大多数采
用电动机，也有用内燃机、汽轮机、水轮
机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。
要分别查明它们的型号、规格、性能参数
及联接的形式，画出结构简图。
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2） 必须查明各主要另部件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数 及 数量等，并在结构图上表明或另予说明。这些零件包括：轴承型式、滚动轴承 型号、齿轮的齿数，叶轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。 2. 机器的工作原理及运行特性
4） 适合于安置传感器 有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够的刚度等。
通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子上的振动载荷直接作用在轴承上，
并通过轴承把机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振动信号还反映了基础的状
况。所以，在无特殊要求的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许，也应使测点尽
量靠近轴承，以减小测点和轴承之间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、进
出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。
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有些设备的振动特征有明显的方向性，不同方向的振动信号也往往包含着不同的故 障信息。即水平方向（H）、垂直方向（V）和轴线方向（A）。
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三维功率谱
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所谓细化谱，就是把一般频谱图上的某部分频段沿频 率轴进行放大后所得到的频谱。采用细化谱分析的目 的是为了提高图象的分辨率。从功能上看，细化谱的 作用类似于机械制图中的“局部放大图”。
一般的频谱图
其某频段的细化谱
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（基准模式） 故障档案库
待检设备
(初始模式) 信号
设备信号状态 检测
(待检模式) 特征
故障特征信号 提取
状态 分类比较
识别
异常 (状态模式) 状态确认
正常
故障情况 发展趋势
继续监测
预测预报
图1-1 设备诊断技术的基本原理及工作程序图
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一些必要的概念和解释
相域分析。
时域分析 ------ 就是对信号在时间域内的分析或变换；
幅域分析 ------ 就是对信号在幅值上进行各种分析；
频域分析 ------ 就是要确定信号的频率结构，即弄清楚信号中都 包含有哪些频率成分及各频率成分的幅值大小；
相域分析 ------ 就是进行相位值测量及对相位随时间的变化进行 分析。
随机信号的概率密度 函数的含义就是幅值 x(t)落在某一个指定 范围内的概率大小
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频域分析又包含有： 幅值谱, 功率谱, 倒频谱等。
幅值谱
时域转频域 的形象表示
功率谱 倒频谱
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相域分析包含有：相位谱等
相位谱
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另外，还有三维功率谱，细化 谱等等
三维功率谱又叫三维谱阵、转速 谱 图、功率谱场、瀑布图等。是机器在起 动或停车过程中，不同转速下功率谱图 的迭加。纵坐标为机器的转速，自零升 到额定转速（起动）、或从额定转速降 到零（停车）；横坐标为频率；竖坐标 为振幅。三维功率谱是描述机器瞬态过 程的有利工具。对机器振动做三维功率 谱分析，可以了解机器通过临界转速的 振动情况，用来确定监测对象的固有频 率判定是否存在不平衡等故障。
⑴ 信号检测 按照不同诊断目的和对象，选择最便于诊断的状态信号，使用传感器、数
据采集器等技术手段，加以监测与采集。由此建立起来的是状态信号的数据库， 属于初始模式。
⑵ 特征提取 将初始模式的状态信号通过信号处理，进行放大或压缩、形式变换、去除
噪声干扰，以提取故障特征，形成待检模式。
⑶ 状态识别 根据理论分析结合故障案例，并采用数据库技术所建立起来的故障档案库
⑴ 保证设备安全，防止突发事故；
⑵ 保证设备精度，提高产品质量；
⑶ 实施状态维修，节约维修费用；
⑷ 避免设备事故造成的环境污染；
⑸ 提高企业设备的现代化管理水平，给企业带来较大的经
济效益和良好的社会效益202。1
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设备诊断技术的工作原理
状态信息库
建档技术
1）对振动反映敏感
所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少信号在传播通道上的界面、空腔或
隔离物(如密封填料等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播途的能量损失。
2） 适合于诊断目的
上图中如要诊断电动机的故障，就选择①和②为测点。
3） 符合安全操作要求 因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问题。
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现场测试诊断的实施步骤
诊断步骤概括为准备工作、诊断实施 和决策验证等3个环节，具体分为6个步骤 来介绍。
一. 了解被诊断的对象
了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。
概括起来，对一台被列为诊断对象的设备要
着重掌握4个方面的
内容：
⒈设备的结构组成
1）搞清楚设备的基本组成部分及其联接
ar
p
p
幅值反映振动的强度，振幅的平方常与
物质振动的能量成正比，振动诊断标准都
是用振幅来表示的。
频率 f
相位
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振动信号处理
所谓振动信号处理，就是对振动波形进行加工处理，抽取与
设备运行状态有关的特征，以便对设备状态实施有效的判别。
信号处理的基本方法有：时域分析，幅域分析，频域分析和
2. 预估频率和振幅
振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值要做基本的 预估，防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误判或漏诊。通 常可采取以下几种方法： 1）根据经验，估计各类常见多发故障的振动特征频率和振幅。 2）根据结构特点、性能参数和工作原理计算出某些可能发生的
故障特征频率。 3） 广泛搜集诊断知识，掌握一些常用设备的故障特征频率和相
PDT： Precise Diagnosis Tech
CIT： Condition Identification Tech
CPT：Condition Prognosis Tech
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振动诊断的基本知识
振动是物体运动的一种形式，通常是指物体
经过其平衡位置而往复变化的过程。